储层沉积学讲稿(80).doc

储层沉积学（试用教材）罗静兰 主编(博士研究生选修课程，80学时)2003年1月绪 论一、储层沉积学基本涵义 沉积学(Sedimentology)是本世纪30年代由沃尔德(Wadell，1932)提出的一个术语， 它主要是由沉积岩石学(Sedimentary Petrology)中沉积岩的形成作用中的基础理论部分扩大和发展起来的。而储层沉积学(Reservoir Sedimentology)又是以实用角度从沉积学中派生出来的一个分支，是研究油气储层沉积物(岩)和沉积作用的科学。第十三届国际沉积学大会(1SA，1990)正式应用该术语并引入文献，表明沉积学与油气勘探和开发的关系十分密切，其在阐明生、储、盖层的形成和分布规律等方面具有重要指导作用。沉积学和储层沉积学的基本涵义及主要研究内容是： 1沉积学是研究沉积物(岩)和沉积作用的科学。包括研究未曾成岩和已经成岩的天然 沉积物(岩)，以及它们在自然环境中沉积作用的过程和机理(Reeding，1978)。沉积学作为地质科学中的一个分科，它与流体力学和地层古生物学密切相关，与物理学、化学、海洋学、气象学、水文学和土壤学等也有重要联系。由于有关学科的相互交叉和渗透，以及新技术和 新方法的应用，通过对现代沉积物的研究(陆上和水下)和实验模拟，逐渐使沉积学成为一门独立的学科。随着矿产资源，特别是燃料资源(煤炭、石油、天然气、核能等)勘探开发事业的巨大发展，使沉积学从以理论研究为主，逐渐成为一门具有较强应用基础性质的学科。 2储层沉积学主要是研究碎屑岩储层和碳酸盐岩储层形成、演化、分布及其基本特征(成分、结构、构造等)的一门科学，是沉积学理论与油气勘探开发实践密切结合的结果。一般来讲，石油和天然气生于沉积岩中，也主要储集在沉积岩中，从沉积岩石学、沉积学以及岩相古地理学深化对各类油气储层形成机理的研究，可以为油气勘探开发提供更多的科学依据，因此，储层沉积学的形成和发展有着重要的实际意义。二、中国油气储集层及其分布概况 我国油气资源丰富，生储类型多样，含油气层系时代分布广，其中又以中新生代（晚海西印支阶段、早燕山阶段、晚燕山阶段和喜山阶段）陆相碎屑岩油气藏的形成和演化独具特色，而且形成了套完整的陆相石油地质学、岩相古地理学、储层沉积学和有机地球化学等理论。含油气层系广布于我国西部和西北部的准噶尔、塔里木、柴达木盆地、吐哈盆地、二连盆地、酒西盆地、鄂尔多斯盆地；东北和华北地区的松辽盆地、渤海湾盆地、华北盆地；西南、东南地区的四川盆地、楚雄盆地、江汉盆地、苏北盆地、北色盆地、南襄盆地；以及我国东南沿海大陆架诸盆地等。但是也应看到我国陆相地层的油气勘探程度已经较高，而现在已有的几个大油气田(区)，诸如松辽盆地和渤海湾盆地均已进入了高含水阶段，稳产难度越来越大，开发成本越来越高。面临这样严峻的形势，确定新的战略接替区和层系就显得十分重要。与国外相比，我国海相地层的油气勘探程度还比较低，在今后515年内必须在海相地层的油气勘探上有重大突破，才有可能增储上产，适应国民经济发展的需要。根据我国石油工业发展除面向国内、同时也面向国外的战略方针，从两方面来看都须要加强海相石油地质学、储层沉积学、有机地球化学等学科的研究和教学。本教材除阐述中一新生代陆相碎屑岩储层形成、分布、评价和预测等内容外，并适当加强了海相碎屑岩、海相碳酸盐岩和特殊岩类储层的形成、分布、评价和预测等基础理论教学内容。三、中国油气储层研究的进展和展望 近年来，储层沉积学的研究和地质模型的建立已成为国外许多石油公司解释残余油和提 高采收率的重点研究课题。目前我国东部相当多的油田已进入高含水阶段，通过建立地质模 型(包括沉积模型、成岩模型、地化模型和构造模型)，再运用水力学和渗流力学原理和分析 技术建立流体模型，才能有效地解释较小范围(或层系)储层的非均质性(刘孟慧等，1990)。 海洋砂质滨岸相沉积模式已有多年研究历史，墨西哥湾加尔沃斯岛障壁岛一渴湖沉积体 系作为典型储层沉积模式早已载入史册，在世界范围内指导油气勘探开发中发挥了重要作用 (Friedman，1978；Reinech，1970，1980；赵澄林等，1982，1987，1997)。其对我国塔里木 盆地及其它地区海相、海陆过渡相储层建模有重要参考价值。 当前，利用我国一些地区的良好露头条件，对各种沉积体系进行三维研究仍然是一项重 要研究课题。大量的露头研究，有利于积累建模的地质知识库(Geological Knowledge Base) (裘亦楠，1992)。地下地质研究除依靠地震外，主要是来自录井、岩心和测井的资料，由于资料的局限性和解释的误差，要克服建模中的随机性(Stochastic)，就需要籍助于研究者大量地质知识的积累和野外露头的系统研究。对地质家来说，“野外地质不过时”(Blatt，1972， 1980)这一提法是正确的，至今仍有现实意义。故当前国内各石油公司纷纷投资给高等院校 开展与地下有一定可比性的精细露头研究，有助于加速建模工作，这项工作也是“稳定东 部”、“增储上产”的一项战略措施。不断完善和修正各类沉积体系，编制符合地下实际情况的储集体展布图，是一项没有止境的研究课题(Galloway，1983；Leslie，1992；吴崇筠，1986)。 总之，储层沉积学和岩相古地理学发展正处于方兴未艾阶段，由定性向定量发展趋势仍 需积极推进，计算机应用和数字模拟技术在储层沉积学研究、岩相古地理编图已初见成效，但仍需结合我国目前油气勘探开发现状作进一步开拓。 着眼于我国21世纪的油气勘探开发事业，我国储层沉积学研究应在下述领域进一步加 强： 1陆相层序地层学研究。层序地层学理论应用于陆相地层中的预测砂体和生储盖组合的作用还远未达到勘探的需要，在我国海相地层中的应用也刚刚开始，尚需进一步提高。 2碳酸盐岩储层沉积学研究。国外已将碳酸盐岩沉积相研究转向斜坡和深水，突破了碳 酸盐岩主要是浅水沉积的传统概念。运用碎屑岩搬运和沉积作用的理论和方法对碳酸盐岩沉 积作用的研究已经开始。 3次生孔隙发育带研究。中深部碎屑岩储集体的储集空间主要是次生孔隙，其在纵、横向上的分布具非均质性。当前应加强对次生孔隙发育带在平面上的预测研究，不应只停留在纵向上的预测。 4成岩演化模式和模拟。目前的成岩演化模式多是用反演的方式得出，国外在70年代就已开展了成岩作用的正演模拟工作，如英国的Ferguson，Bush等，Kosiur等。成岩模拟正演目前处于发展阶段(Karner等，1993；Tempel Regina，1993)，我国尚处于开发阶段，也应加强类似的研究，如加快成岩模拟实验室的建设。 5成岩作用研究。国外已开始成岩作用的定量化研究，将孔渗的增减在各个阶段的变化用数字表示出来(Mowers等，1996)，我国只有极少数学者作过类似的工作(罗明高，1995)。 6致密储层研究。随着我国油气勘探事业的发展，逐步由高孔渗储层转向低孔、低渗储层，致使低渗透致密储层在“增储上产”中的作用日益重要，而目前我国对这类储层的研究要逊于国外。 7碳酸盐岩储层研究。国外海相碳酸盐岩地层中油气资源丰富，储层的研究也积累了丰 富的经验，而我国海相碳酸盐岩地层油气勘探从生、储、保到运聚等方面还存在较多问题，因此国外经验值得我们借鉴。 8特殊岩类储层研究。特殊岩类储层指火成岩、变质岩、泥岩裂缝、煤系和风化壳等组 成的储层类型。从我国近年油气勘探实践来看，特殊岩类储层研究尚需扩大领域和进行深入 研究。 根据石油勘探开发高级培训教学的实际需要，特将近十几年来笔者承担和完成的国家级、 部级、高校博士学科点专项基金资助课题中的有关各种岩类储层研究成果中的部分内容融入 本教材中，能起到理论联系实际作用。希望本书能对我国石油工业发展起一些作用。第一篇 碎屑岩储层沉积学第一章 我国中新生代沉积发育及陆相盆地类型第二章 陆相盆地沉积相与沉积体系第三章 陆相沉积层序地层学第四章 陆相碎屑岩储层特征第五章 陆相碎屑岩储层测井解释方法第六章 常用计算机软件在储层沉积学研究中的应用第七章 储层评价技术和方法第八章 储层精细研究内容与方法简介第九章 海相碎屑岩储层沉积学